(57)【要約】  低温で加熱硬化でき、強固なバインダー硬化物が得られる無機繊維断熱吸音材用水性バインダー、及びそれを用いた無機繊維断熱吸音材並びに無機繊維断熱吸音材の製造方法を提供する。  酸価が３５０〜８５０ｍｇＫＯＨ／ｇのアクリル系樹脂と、アルカノールアミンを少なくとも１種類以上含有する架橋剤との合計１００質量部に対し、無機酸のアンモニウム塩を５．５〜１０質量部含有し、アクリル系樹脂中のカルボキシル基のモル数に対し、架橋剤中の水酸基とアミノ基とイミノ基との合計のモル数がモル比で０．８〜１．５であり、塩基性化合物によってｐＨが５．０〜８．０に調整された水性バインダーを、無機繊維に付与し、１８０〜２２０℃に加熱して無機繊維断熱吸音材を製造する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸価が３５０〜８５０ｍｇＫＯＨ／ｇのアクリル系樹脂と、アルカノールアミンを少なくとも１種類以上含有する架橋剤と、無機酸のアンモニウム塩とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーであって、
前記アクリル系樹脂と前記架橋剤との合計１００質量部に対して、前記無機酸のアンモニウム塩を５．５〜１０質量部含有し、
前記アクリル系樹脂中のカルボキシル基のモル数に対し、前記架橋剤中の水酸基とアミノ基とイミノ基との合計のモル数がモル比で０．８〜１．５であり、
塩基性化合物によってｐＨが５．０〜８．０に調整されることを特徴とする無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【請求項２】
前記アクリル系樹脂の重量平均分子量が１，０００〜１５，０００である請求項１に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【請求項３】
前記架橋剤が、ジアルカノールアミンを少なくとも１種類以上含有する請求項１又は２に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【請求項４】
前記無機酸のアンモニウム塩を、前記アクリル系樹脂と前記架橋剤との合計１００質量部に対して６〜９質量部含有する請求項１〜３のいずれかに記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【請求項５】
前記無機酸のアンモニウム塩が、硫酸アンモニウムである請求項１〜４のいずれかに記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【請求項６】
シランカップリング剤を、前記アクリル系樹脂と前記架橋剤と前記無機酸のアンモニウム塩との合計１００質量部に対して、０．５〜１．７質量部含有する請求項１〜５のいずれか一つに記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを、無機繊維に付与し、該無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを加熱硬化して得られる無機繊維断熱吸音材。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを、無機繊維に付与し、１８０〜２２０℃に加熱して該無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを硬化させることを特徴とする無機繊維断熱吸音材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラスウールやロックウール等の無機繊維からなる断熱吸音材に好適に用いることのできる、ホルムアルデヒドを含有しない無機繊維断熱吸音材用水性バインダー、及びそれを用いた無機繊維断熱吸音材並びに該無機繊維断熱吸音材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、グラスウールやロックウール等の無機繊維からなる断熱吸音材において、繊維同士を結合させるバインダーとして、フェノール系樹脂バインダーが広く使用されている。フェノール系樹脂バインダーは、比較的短時間で加熱硬化し、強度のあるバインダー硬化物が得られることから、これを使用した無機繊維断熱吸音材は、形状保持、圧縮梱包開封後の厚み復元性、耐撓み性等に優れている。しかしながら、フェノール系樹脂バインダーを使用すると、製造工程、特にバインダーの硬化時にホルムアルデヒドが放出して製品中に残留し易かった。近年では、環境負荷の低減から、法規制等により、製品からのホルムアルデヒドの放散量の制限が求められている。このため、ホルムアルデヒドを含有しないバインダーを用いて、無機繊維断熱吸音材を製造する試みがなされている。【０００３】
ホルムアルデヒドを含有しないバインダーの一つとして、アクリル系樹脂バインダーがある。しかし、アクリル系樹脂バインダーは、弱酸性〜弱塩基性の条件下での硬化性が乏しく、強固なバインダー硬化物が得られ難かった。このため、従来は、バインダーのｐＨを３程度の強酸性に調整して硬化性を促進させて使用していた。【０００４】
しかしながら、強酸性のバインダーは、バインダー供給配管、スプレー装置、無機繊維堆積用のメッシュコンベアー等製造設備を腐食し易く、装置のメンテナンス費用、装置コスト等がかかるという問題点があった。また、強酸性の廃液が排出されることとなり、廃液処理コストがかかるという問題点もあった。【０００５】
一方、下記特許文献１，２には、弱酸性〜弱塩基性の条件下での使用には適したアクリル系樹脂バインダーとして、アクリル系樹脂と、アルカノールアミンを少なくとも１種類以上含有する架橋剤とを含有する水性バインダーが開示されている。また、特許文献１，２では、無機繊維から溶出されるアルカリ成分を中和してバインダー硬化物の加水分解を抑制する目的で、アクリル系樹脂と架橋剤との合計１００質量部に対し、無機酸のアンモニウム塩を０．１〜５質量部含有させてもよいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４６３１５号公報（請求項１、段落番号００５１）
【特許文献２】特開２００７−２１１１６１号公報（請求項１、５、段落番号００５８，００５９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１，２に開示された水性バインダーは、弱酸性〜弱塩基性の条件下での硬化性は良好であるものの、アクリル系樹脂とアルカノールアミンとの架橋反応（エステル化反応、イミド化反応など）を完遂させるには、加熱硬化を比較的高温で行う必要があった。このため、水性バインダーを硬化する際、エネルギー消費が多くなり、無機繊維断熱吸音材の製造コストが嵩む問題があった。【０００８】
したがって、本発明の目的は、低温で加熱硬化でき、強固なバインダー硬化物が得られる無機繊維断熱吸音材用水性バインダー、及びそれを用いた無機繊維断熱吸音材並びに無機繊維断熱吸音材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、アクリル系樹脂からなる水性バインダーの、弱酸性〜弱塩基性の条件下における硬化性を改善すべく検討したところ、無機酸のアンモニウム塩の配合量を高めることで、アクリル系樹脂とアルカノールアミンとの架橋反応速度が向上し、低温で加熱硬化して強度に優れたバインダー硬化物が得られることを見出し、本発明の目的を達成するに至った。【００１０】
すなわち、本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、酸価が３５０〜８５０ｍｇＫＯＨ／ｇのアクリル系樹脂と、アルカノールアミンを少なくとも１種類以上含有する架橋剤と、無機酸のアンモニウム塩とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーであって、前記アクリル系樹脂と前記架橋剤との合計１００質量部に対して、前記無機酸のアンモニウム塩を５．５〜１０質量部含有し、前記アクリル系樹脂中のカルボキシル基のモル数に対し、前記架橋剤中の水酸基とアミノ基とイミノ基との合計のモル数がモル比で０．８〜１．５であり、塩基性化合物によってｐＨが５．０〜８．０に調整されることを特徴とする。【００１１】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、酸価が３５０〜８５０ｍｇＫＯＨ／ｇのアクリル系樹脂と、アルカノールアミンを少なくとも１種類以上含有する架橋剤を、上記モル比で含有するので、硬化時にアクリル系樹脂と架橋剤とが過不足なく反応し、強固なバインダー硬化物が得られる。また、このバインダーは、ホルムアルデヒドを含有しないので、環境負荷を少なくすることができる。また、ｐＨが５．０〜８．０に調整されているので、酸による製造設備の腐食が少なく、メンテナンス費用や設備コスト、廃水処理コスト等を低減できる。
そして、無機酸のアンモニウム塩を、アクリル系樹脂と架橋剤との合計１００質量部に対して５．５〜１０質量部含有するので、弱酸性〜弱塩基性の条件下における硬化性が向上し、比較的低温でバインダーの加熱硬化を完了できる。このため、バインダーを加熱硬化する際に要するエネルギーを低減できる。
なお、特許文献１，２には、無機繊維から溶出されるアルカリ成分を中和することを目的として、アクリル系樹脂と架橋剤との合計１００質量部に対し、無機酸のアンモニウム塩を０．１〜５質量部含有させてもよいとされているが、無機酸のアンモニウム塩の使用目的が本発明と相違している。このため、特許文献１，２では、本発明に比べて無機酸のアンモニウム塩の含有が少なくされている。【００１２】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、前記アクリル系樹脂の重量平均分子量が１，０００〜１５，０００であることが好ましい。これによれば、バインダーの粘度上昇を抑制して、スプレー時や硬化反応開始前のバインダーの流動性が向上する。更には、バインダーの架橋が緻密となって、得られるバインダー硬化物の強度が向上し、繊維同士のバインディング（接着力）を強固にできる。【００１３】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、前記架橋剤が、ジアルカノールアミンを少なくとも１種類以上含有することが好ましい。イミノ基は、水酸基よりも速くカルボキシル基と反応し、更に、立体障害によるバインダーの架橋の遅延や未完了部分が少なくなるので、硬化時間を短縮でき、生産性を向上できる。更には、得られるバインダー硬化物の強度が向上する。【００１４】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、前記無機酸のアンモニウム塩を、前記アクリル系樹脂と前記架橋剤との合計１００質量部に対して６〜９質量部含有することが好ましい。また、前記無機酸のアンモニウム塩が、硫酸アンモニウムであることが好ましい。この態様によれば、バインダーの硬化性が向上し、得られるバインダー硬化物の強度が向上する。【００１５】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、シランカップリング剤を、前記アクリル系樹脂と前記架橋剤と前記無機酸のアンモニウム塩との合計１００質量部に対して、０．５〜１．７質量部含有することが好ましい。シランカップリング剤を上記割合で含有することにより、無機繊維とバインダーとの界面における接着性を向上でき、この水性バインダーを用いて得られる無機繊維断熱吸音材の各物性を向上できる。【００１６】
また、本発明の無機繊維断熱吸音材は、上記無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを、無機繊維に付与し、該無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを加熱硬化して得られるものであることを特徴とする。【００１７】
また、本発明の無機繊維断熱吸音材の製造方法は、上記無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを、無機繊維に付与し、１８０〜２２０℃に加熱して該無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを硬化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、アクリル系樹脂からなるホルムアルデヒド不含のバインダーであるので、ホルムアルデヒドを放出することなく硬化し、排出ガス等において、環境負荷を少なくすることができる。そして、硬化性に優れ、加熱硬化温度が低くても、速やかにバインダーの架橋反応が進行して、強固なバインダー硬化物が得られる。【００１９】
このため、この無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを用いて得られる本発明の無機繊維断熱吸音材は、環境条件、例えば、気温あるいは湿度によって、断熱吸音性能に関わる断熱材の厚み寸法や、施工時の自立性に関係する剛性が低下することがなく、従来のフェノール系樹脂バインダーを使用したものと同様の物性を有し、住宅、建物等の断熱、吸音材、あるいは真空断熱材の芯材として、好適に使用できる。【００２０】
そして、バインダーの加熱硬化をより低温で行うことができるので、バインダーを加熱硬化する際に要するエネルギーをより低減でき、諸物性に優れた無機繊維断熱吸音材を生産性よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】製造例で作成した引っ張り試験用試験体の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、アクリル系樹脂を含有する。
【００２３】
本発明で用いるアクリル系樹脂は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体を重合して得られるポリマー又はコポリマーである。
【００２４】
エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、２‐メチルマレイン酸、イタコン酸、２‐メチルイタコン酸、α‐β‐メチレングルタル酸、マレイン酸モノアルキル、フマル酸モノアルキル、無水マレイン酸、無水アクリル酸、β‐（メタ）アクリロイルオキシエチレンハイドロジエンフタレート、β‐（メタ）アクリロイルオキシエチレンハイドロジエンマレエート、β‐（メタ）アクリロイルオキシエチレンハイドロジエンサクシネート等が挙げられる。アクリル系樹脂の分子量のコントロールのし易さ等から考慮すると、アクリル酸が好ましい。また、アクリル系樹脂の酸価を７００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の高い領域に調整する場合は、マレイン酸あるいはフマル酸が好ましい。
【００２５】
また、アクリル系樹脂の酸価を調整する上で、カルボキシル基を含有しないエチレン性不飽和単量体を、エチレン性不飽和カルボン酸単量体と併用することもできる。
【００２６】
カルボキシル基を含有しないエチレン性不飽和単量体としては、加熱硬化時にホルムアルデヒドを放出しうるものでなければ特に限定はない。アクリル系単量体、ビニル系単量体、アミド系単量体、脂肪族不飽和炭化水素、スチレン系単量体、ビニルエステル系単量体、アクリロニトリル、グリシジル（メタ）アクリレート等を用いることができる。これらは、１種又は２種以上を併用することができる。ただし、Ｎ‐メチロール（メタ）アクリルアミド、メチル‐Ｎ‐メチロール（メタ）アクリルアミドは、加熱すると、架橋反応を生じてホルムアルデヒドを放出するので、使用することは避ける。
【００２７】
上記アクリル系単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ‐ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ‐ブチル（メタ）アクリレート、２‐エチルヘキシル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート、ｎ‐ステアリル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールエトキシ（メタ）アクリレート、メチル‐３‐メトキシ（メタ）アクリレート、エチル‐３‐メトキシ（メタ）アクリレート、ブチル‐３‐メトキシ（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２‐ヒドロキシエチルアクリレート、２‐ヒドロキシプロピルアクリレート、４‐ヒドロキシブチルアクリレート、３価以上のポリオールのモノ（メタ）アクリレート、アミノアルキル（メタ）アクリレート、Ｎ‐アルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ‐ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００２８】
上記ビニル系単量体としては、ビニルアルキルエーテル、Ｎ‐アルキルビニルアミン、Ｎ，Ｎ‐ジアルキルビニルアミン、Ｎ‐ビニルピリジン、Ｎ‐ビニルイミダゾール、Ｎ‐（アルキル）アミノアルキルビニルアミン等が挙げられる。
【００２９】
上記アミド系単量体としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ‐アルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ‐ジアルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ‐ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、ジアセトン（メタ）アクリルアミド、Ｎ‐ビニルホルムアミド、Ｎ‐ビニルアセトアミド、Ｎ‐ビニルピロリドン等が挙げられる。
【００３０】
上記脂肪族不飽和炭化水素としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、イソプレン、ブタジエン等が挙げられる。
【００３１】
上記スチレン系単量体としては、スチレン、α‐メチルスチレン、ｐ‐メトキシスチレン、ビニルトルエン、ｐ‐ヒドロキシスチレン、ｐ‐アセトキシスチレン等が挙げられる。
【００３２】
上記ビニルエステル系単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等が挙げられる。
【００３３】
アクリル系樹脂の酸価は、３５０〜８５０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、４５０〜７５０ｍｇＫＯＨ／ｇが好ましく、５５０〜７５０ｍｇＫＯＨ／ｇがより好ましい。アクリル系樹脂の酸価が３５０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であると、バインダー硬化物の架橋構造が粗になり易く、バインダー硬化物の強度、剛性が低下する傾向にある。このため、無機繊維断熱吸音材の圧縮梱包開封後の厚み復元性（以後、「復元性」と称する）や、ボードとしての剛性が低下し、断熱性、吸音性が損なわれ易い。更には、施工時の作業性が損なわれ易くなる。アクリル系樹脂の酸価が８５０ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、バインダー硬化物の架橋構造が密になって、強度が脆くなり易い。このため、無機繊維断熱吸音材の復元性や、ボードとしての剛性が損なわれ、所望する性能に達しないことがある。更には、硬化後も未反応のカルボキシル基がバインダー硬化物中に残存し易く、例えば、高湿度下において、バインダー硬化物が吸湿してしまい、バインダーによる繊維と繊維の結合力が低下する等の問題が生じることがある。
【００３４】
なお、本発明におけるアクリル系樹脂の酸価は、アクリル系樹脂１ｇを中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数で表す。
【００３５】
アクリル系樹脂の重量平均分子量は、１，０００〜１５，０００が好ましく、２，０００〜１０，０００がより好ましく、２，０００〜５，０００が特に好ましい。アクリル系樹脂の重量平均分子量が１５，０００を超えると、水分揮散後のバインダー粘度が著しく増加する傾向にあり、無機繊維へ塗布時あるいは塗布後のバインダー流動性が劣り易く、無機繊維に対し均一にバインダーを塗布させにくくなる傾向にある。また、無機繊維に付着したバインダーの粘着性が高くなり易く、バインダーを付着させた無機繊維が製造ラインに付着して製造ラインを汚染したり、無機繊維断熱吸音材表面の繊維が塊となって、得られる製品の外観、厚み寸法が部分的に不足する等の問題が生じる場合がある。アクリル系樹脂の重量平均分子量が１，０００未満であると、硬化時の加熱により、バインダー成分がヒュームとして揮散し易く、無機繊維に対するバインダー付着量が低減し易い。そのため、無機繊維断熱吸音材の諸物性が低下し易い。
【００３６】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、アルカノールアミンを少なくとも１種類以上含有する架橋剤を含有する。
【００３７】
アルカノールアミンとしては、エタノールアミン、イソプロパノールアミン等のモノアルカノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のジアルカノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等のトリアルカノールアミンを用いることができる。なかでも、ジアルカノールアミンが好ましく、経済性の観点からジエタノールアミンが特に好ましい。
【００３８】
アルカノールアミンは、分子中に水酸基よりも速やかにカルボキシル基と反応するアミノ基及び／又はイミノ基を含有するので、無機繊維断熱吸音材製造時の硬化温度の低下や、硬化時間の短縮、あるいはバインダー架橋度合の向上により、無機繊維断熱吸音材の生産性や物性を向上できる。そして、ジアルカノールアミンは、カルボキシル基との反応性が特に高く、立体障害によるバインダーの架橋の遅延や未完了部分を少なくできるので、硬化時間をより短縮できる。更には、得られるバインダー硬化物の強度がより向上する。
【００３９】
本発明で用いる架橋剤は、アルカノールアミン以外のポリオールを更に含有してもよい。
【００４０】
上記ポリオールとしては、特に制限はないが、水溶性のポリオールが好ましい。例えば、脂肪族ポリオール類、糖類、ポリエステルポリオール類、グリコール類、アクリル樹脂系ポリオール等が挙げられる。これらは、１種又は２種以上を併用することができる。
【００４１】
上記脂肪族ポリオール類としては、１，２‐エタンジオール（エチレングリコール）及びその二量体又は三量体、１，２‐プロパンジオール（プロピレングリコール）及びその二量体又は三量体、１，３‐プロパンジオール、２，２‐メチル‐１，３‐プロパンジオール、２‐ブチル‐２‐エチル‐１，３‐プロパンジオール、１，３‐ブタンジオール、１，４‐ブタンジオール、２‐メチル‐２，４‐ブタンジオール、１，５‐ペンタンジオール、３‐メチル‐１，５‐ペンタンジオール、２‐メチル‐２，４‐ペンタンジオール、１，６‐ヘキサンジオール、１，４‐シクロヘキサンジオール、２‐エチル‐１，３‐ヘキサンジオール、２‐ヒドロキシメチル‐２‐メチル‐１，３‐プロパンジオール、２‐エチル‐２‐ヒドロキシメチル‐２‐メチル‐１，３‐プロパンジオール、１，２，６‐ヘキサントリオール、２，２‐ビス（ヒドロキシメチル）‐２，３‐プロパンジオール等が挙げられる。
【００４２】
上記糖類としては、グルコース、フルクトース、マンニトール、ソルビトール、マルチトール等が挙げられる。
【００４３】
上記ポリエステルポリオール類としては、上記した脂肪族ポリオール類及び／又は糖類と、フタル酸、アジピン酸、アゼライン酸等とのポリエステルポリオール等が挙げられる。
【００４４】
上記グリコール類としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
【００４５】
アルカノールアミン以外のポリオールは、アルカノールアミン１００質量部に対して、２００質量部未満が好ましく、１００質量部未満がより好ましい。架橋剤中における該ポリオールの含有量が、アルカノールアミン１００質量部に対して、２００質量部未満であれば、弱酸性〜弱塩基性の条件下におけるバインダーの硬化性が良好である。
【００４６】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、上記したアクリル系樹脂中のカルボキシル基のモル数に対し、架橋剤中の水酸基とアミノ基とイミノ基との合計のモル数が、モル比で０．８〜１．５となるように、アクリル系樹脂と架橋剤とを含有させる。上記モル比は０．９〜１．２が好ましく、０．９５〜１．１がより好ましい。上記モル比が０．８未満であると、アクリル系樹脂のカルボキシル基がバインダー硬化後も残存する傾向がある。また、上記モル比が１．５を超えると、アルカノールアミンがバインダー硬化後も残存する傾向がある。このため、上記モル比が上記範囲から外れると、バインダー硬化物の物性が劣り易く、この水性バインダーを用いて得られる無機繊維断熱吸音材は、耐湿性等の環境要因で復元性や、引っ張り強度、引き裂き荷重等の物性が低下し易い。上記モル比が上記範囲内であれば、アクリル系樹脂及び架橋剤ともに過不足なくバインダー硬化時に架橋構造を形成することとなるので、バインダー硬化物の強度が強固なものとなり、この水性バインダーを用いて得られる無機繊維断熱吸音材の諸物性を最適なものにできる。
【００４７】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、無機酸のアンモニウム塩を含有する。
【００４８】
無機酸のアンモニウム塩としては、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、亜リン酸アンモニウム、次亜リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、チオ硫酸アンモニウム、次亜硫酸アンモニウム、塩素酸塩アンモニウム、ペルオキソ二硫酸二アンモニウム、硫酸アンモニウムアルミニウム等が挙げられる。なかでも、アルカリ系樹脂と架橋剤との架橋反応の促進効果が高いという理由から硫酸アンモニウムが好ましい。
【００４９】
無機酸のアンモニウム塩の含有量は、アクリル系樹脂と架橋剤との合計１００質量部に対して、５．５〜１０質量部であり、６〜９質量部が好ましく、６〜８質量部がより好ましい。５．５質量部未満であると、アクリル系樹脂と架橋剤と反応性を殆ど向上できず、低温での加熱硬化が困難である。１０質量部を超えると、バインダー硬化物の耐水性が低下する傾向にある。無機酸のアンモニウム塩を上記割合で含有することにより、バインダーを低温（好ましくは１８０〜２２０℃、より好ましくは１８０〜１９５℃）で加熱硬化でき、耐水性、強度等の物性に優れたバインダー硬化物が得られる。
【００５０】
なお、無機繊維から溶出されるアルカリ成分を中和し、バインダー硬化物の加水分解を抑制する目的で、無機のアンモニウム塩をバインダー中に配合することは、特開２００７−１４６３１５号、特開２００７−２１１１６１号などにおいても行われていたが、本発明では、アルカリ系樹脂と架橋剤との架橋反応を促進させて、より低温でバインダーを加熱硬化して、強固なバインダー硬化物を可能とする目的で、無機酸のアンモニウム塩を含有させる。このため、従来よりも無機のアンモニウム塩を多量に配合している。
【００５１】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、無機酸のアンモニウム塩以外の触媒を更に含有してもよい。このような触媒は、アクリル系樹脂とアルカノールアミンとの架橋反応を促進できるものであればよい。例えば、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸カルシウム、次亜リン酸マグネシウム等の次亜リン酸塩類；トリス（３‐ヒドロキシプロピル）ホスフィン等の有機リン化合物類；テトラエチルホスホニウム塩、トリエチルベンジルホスホニウム塩、テトラｎ‐ブチルホスホニウム塩、トリｎ‐ブチルメチルホスホニウム塩等の４級ホスホニウム塩類；三フッ化ホウ素アミン錯体、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム等のルイス酸化合物類；チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、ジルコニルアセテート等の水溶性有機金属化合物等が挙げられる。これらは、１種又は２種以上を併用することができる。なかでも、次亜リン酸カルシウム、及びトリス（３−ヒドロキシプロピル）ホスフィンは、少量でも硬化促進効果が高い上に、バインダー硬化物中に残存しても、バインダー硬化物の耐湿性を損なうことが少ないので好ましい。
【００５２】
上記触媒の含有量は、アクリル系樹脂と架橋剤との合計１００質量部に対して、１０質量部以下が好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましく、０．５〜５質量部が特に好ましい。これらの触媒は無機酸のアンモニウム塩に比べて効果が低いので、材料コストの観点から、特に含有させなくてもよい。
【００５３】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、ワックス類、あるいはワックス類と重質オイル類の混合物より選択される少なくとも１種の水分散体を含有することが好ましい。
【００５４】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤は、無機繊維とバインダーとの界面で作用し、バインダーの無機繊維への接着を向上させることができる。
【００５５】
シランカップリング剤としては、アミノシランカップリング剤、エポキシシランカップリング剤等が挙げられる。これらは、１種又は２種以上を併用することができる。
【００５６】
上記アミノシランカップリング剤としては、γ‐アミノプロピルトリエトキシシラン、γ‐（２‐アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ‐（２‐アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
【００５７】
上記エポキシシランカップリング剤としては、γ‐グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ‐グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
【００５８】
シランカップリング剤の含有量は、アクリル系樹脂と架橋剤と無機酸のアンモニウム塩との合計１００質量部に対して、０．５〜１．７質量部が好ましく、０．５５〜１．６５質量部がより好ましく、０．６〜１．６質量部が特に好ましい。０．５質量部未満であると、上記した効果が殆ど得られない。１．７質量部を超えると上記効果は殆ど向上しない。
【００５９】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、必要に応じて、防塵剤、着色剤等を更に含有してもよい。
【００６０】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、アクリル系樹脂と、架橋剤と、無機酸のアンモニウム塩と、必要に応じてその他の原料とを、ディゾルバー等の攪拌機のついたタンクを用いて混合し、塩基性化合物にてｐＨを５．０〜８．０に調整して製造される。
【００６１】
水性バインダーの形態としては、エマルション、コロイダルディスパージョン、水溶性組成物が挙げられる。なかでも、水溶性組成物の形態で用いることが好ましい。
【００６２】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーのｐＨは、５．０〜８．０であり、６．０〜８．０が好ましく、６．０〜７．０がより好ましい。ｐＨが５．０未満であると、長期の使用により、製造設備が腐食されることがあり、また、廃水処理コストがかかる。ｐＨが８．０を超えると、アルカリ系樹脂と架橋剤との架橋反応が緩やかになり、バインダーの硬化が完了しなかったり、あるいは硬化を完了させるまでに長い時間の加熱が必要となる。また、得られる無機繊維断熱吸音材の復元性や自立性等の諸物性が損なわれ易い。無機繊維断熱吸音材用水性バインダーのｐＨが上記範囲内であれば、製造設備の腐食を抑制でき、また、廃水処理も容易となるので、メンテナンス費用の低減を図れる。
【００６３】
ｐＨの調整方法は特に限定しないが塩基性化合物を用いることが好ましく、揮発性塩基性化合物を用いることがより好ましい。揮発性塩基性化合物としては、アンモニア水、あるいはアミン類が挙げられる。硬化時に発生する臭気等を考慮すると、アンモニア水が好ましい。
【００６４】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの固形分量は、５〜４０質量％が好ましく、１０〜３０質量％がより好ましい。固形分量が５質量％未満であると水分量が多くなり、硬化工程で時間を要し、４０質量％を超えると粘度が高くなり、バインダーの流動性が低下する。
【００６５】
本発明の無機繊維断熱吸音材は、上記した無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを無機繊維に付与し、該水性バインダーを加熱硬化して製造できる。具体的な一例を挙げて更に詳細に説明する。
【００６６】
まず、溶融した無機質原料を繊維化装置で繊維化して、無機繊維を製造する。無機繊維としては、特に限定されず、グラスウール、ロックウールが挙げられる。繊維化方法は、火焔法、吹き飛ばし法、遠心法（ロータリー法とも言う）等の各種方法を用いることができる。特に無機繊維がグラスウールの場合は、遠心法が好ましい。
【００６７】
次に、無機繊維に上記の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーを、スプレー装置等を用いて無機繊維に付与する。バインダーの付与量は、無機繊維断熱吸音材の密度や用途によって異なる。バインダーを付与した無機繊維の質量を基準として、固形分換算で０．５〜１５質量％の範囲が好ましく、０．５〜１０質量％の範囲がより好ましい。無機繊維にバインダーを付与するタイミングとしては、繊維化後であればいつでも良いが、バインダーを効率的に付与させるためには、繊維化直後に付与することが好ましい。
【００６８】
次に、バインダーを付与した無機繊維を、有孔コンベア上に堆積し、嵩高い中間体を形成する。有孔コンベア上にバインダーを付与した無機繊維を堆積する際、無機繊維が堆積される有孔コンベアの反対側から吸引装置により吸引することがより好ましい。
【００６９】
次に、有孔コンベア上を連続的に移動する前記中間体を、所望とする厚さになるように間隔を設けた上下一対の有孔コンベア等に送り込むと同時に、加熱した熱風によりバインダーを硬化させて、マット状に成形する。そして、所望とする幅、長さに切断することで、無機繊維断熱吸音材が得られる。
【００７０】
バインダーの加熱硬化温度は、１８０〜２２０℃が好ましく、１８０〜１９５℃がより好ましい。本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、硬化性に優れ、２２０℃以下の低温であっても、十分に加熱硬化でき、強固なバインダー硬化物を形成できる。なお、加熱硬化温度は２２０℃を超えて行ってもよいが、エネルギー消費量が嵩み経済性の点で好ましくない。
【００７１】
加熱硬化時間は、無機繊維断熱吸音材の密度、厚さにより、３０秒〜１０分の間で適宜調整する。
【００７２】
このようにして得られる本発明の無機繊維断熱吸音材は、バインダーの加熱硬化時に、ホルムアルデヒドを放出することがないので、従来のフェノール・ホルムアルデヒド系バインダーと比較して、環境負荷を少ないものである。
【００７３】
本発明の無機繊維断熱吸音材は、そのままの形態で用いてもよく、また、表皮材で被覆して用いてもよい。表皮材としては、紙、合成樹脂フィルム、金属箔フィルム、不織布、織布あるいはこれらを組み合わせたものを用いることができる。
【００７４】
本発明の無機繊維断熱吸音材の密度は、通常の断熱材や吸音材に使用されている密度でよく、好ましくは５〜３００ｋｇ／ｍ３の範囲である。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。【００７６】
［無機繊維断熱吸音材用水性バインダー］
（実施例１）
アクリル酸及びメチルアクリレートとからなるアクリル系樹脂（酸価６９０ｍｇＫＯＨ／ｇ、重量平均分子量２，０００）を水で溶解させた樹脂溶液（固形分４５％）を固形分換算で１００質量部と、架橋剤としてモノエタノールアミンを３７．１８質量部とを混合して樹脂混合物を得た。
得られた樹脂混合物１００質量部に対し、硫酸アンモニウムを８質量部と、次亜リン酸ナトリウムを６質量部とを添加し、２５％アンモニア水でｐＨ６．５に調整して水溶性組成物を得た。
得られた水性組成物１００質量部に対し、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを０．８質量部を添加して攪拌した後、固形分が１５％となるように水で希釈して、実施例１の水性バインダーを得た。【００７７】
（実施例２）
実施例１において、モノエタノールアミンの代わりに、ジエタノールアミンを４２．６６質量部用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例２の水性バインダーを得た。【００７８】
（実施例３）
実施例１において、モノエタノールアミンの代わりに、トリエタノールアミンを６０．５４質量部用いた以外は、実施例３と同様にして、実施例２の水性バインダーを得た。【００７９】
（実施例４）
実施例２において、硫酸アンモニウムの代わりに、リン酸アンモニウムを８質量部用いた以外は、実施例２と同様にして、実施例４の水性バインダーを得た。【００８０】
（実施例５）
実施例２において、γ−アミノプロピルトリエトキシシランの配合量を０．３質量部とした以外は、実施例２と同様にして、実施例５の水性バインダーを得た。【００８１】
（実施例６）
実施例２において、次亜リン酸ナトリウムの配合量を３質量部とした以外は、実施例２と同様にして、実施例６の水性バインダーを得た。【００８２】
（比較例１）
実施例１において、硫酸アンモニウムの配合量を２質量部とした以外は、実施例１と同様にして、比較例１の水性バインダーを得た。【００８３】
（比較例２）
実施例２において、硫酸アンモニウムの配合量を２質量部とした以外は、実施例２と同様にして、比較例２の水性バインダーを得た。【００８４】
（比較例３）
実施例３において、硫酸アンモニウムの配合量を２質量部とした以外は、実施例３と同様にして、比較例３の水性バインダーを得た。【００８５】
（比較例４）
実施例４において、リン酸アンモニウムの配合量を２質量部とした以外は、実施例４と同様にして、比較例４の水性バインダーを得た。【００８６】
（比較例５）
実施例２において、硫酸アンモニウムを添加しなかった以外は、実施例２と同様にして、比較例５の水性バインダーを得た。【００８７】
（比較例６）
実施例２において、硫酸アンモニウムの配合量を２質量部とし、次亜リン酸ナトリウムの配合量を１２部とした以外は、実施例２と同様にして、比較例６の水性バインダーを得た。【００８８】
（比較例７）
実施例５において、硫酸アンモニウムの配合量を２質量部とした以外は、実施例５と同様にして、比較例７の水性バインダーを得た。【００８９】
（比較例８）
実施例６において、硫酸アンモニウムの配合量を２質量部とした以外は、実施例６と同様にして、比較例８の水性バインダーを得た。【００９０】
（比較例９）
実施例２において、硫酸アンモニウムの配合量を１５質量部とした以外は、実施例２と同様にして、比較例９の水性バインダーを得た。【００９１】
実施例１〜６、比較例１〜９の水性バインダーの組成を下記表１，２に記す。【００９２】
【表１】
2011162277.tif 000002
【００９３】
【表２】
2011162277.tif 000003
【００９４】
［無機繊維断熱吸音材］
（製造例１）
遠心法により繊維化したガラス繊維に、実施例１〜６及び比較例１〜９の水性バインダーを所定の付着量になるようにそれぞれスプレーで塗布した後、吸引装置で吸引しながら有孔コンベア上に堆積して、無機繊維断熱吸音材の中間体を形成した。
この中間体を、１９０℃の熱風オーブン中で３分間加熱して、密度１０ｋｇ／ｍ３、厚み１００ｍｍ、バインダー付着量６％である無機繊維断熱吸音材をそれぞれ得た。
得られた無機繊維断熱吸音材の端面部分を、厚み方向に、万能試験機のチャックで挟み込み、１ｍ／分の速度で引裂荷重（ｋｇｆ）を測定した。【００９５】
（製造例２）
ガラス繊維濾紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ製、商品名：「ＧＡ−１００」）に、実施例１〜６及び比較例１〜９の水性バインダーを所定の付着量になるようそれぞれ塗布したのち、１９０℃の熱風オーブン中で３分加熱した。バインダーの含浸量は６％（ガラスの重量に基づいた硬化したバインダーの重量）であった。この硬化したガラス繊維濾紙を、図１のように切断し、引っ張り試験用の試験体を得た。
これらの試験体を、引っ張り試験機（Ｓｔａｂｌｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製、試験機：「ＴＡ．Ｘｔｐｌｕｓ  ＴＥＸＴＵＲＥ  ＡＮＡＬＹＳＥＲ」）のチャックで挟み込み、試験体を、３ｍｍ／分の速度で引きちぎれるまで引き離し、引っ張り破断強度を測定した（温水未浸漬品）。
また、上記試験体を１０５℃のお湯に１５分間浸漬し、これらの試験体をお湯から取り出した後、同様にして直ちに引っ張り試験を行い、引っ張り破断強度を測定した（温水浸漬品）。【００９６】
（製造例３）
製造例２において、硬化温度を２６０℃の熱風オーブン中で３分加熱した以外は、製造例２と同様にして引っ張り試験用の試験体をそれぞれ得た。
得られた各試験体について、製造例２と同様にして引っ張り試験を行い、温水未浸漬品、温水浸漬品の試験体の引っ張り破断強度を測定した。【００９７】
上記結果を表３，４にまとめて記す。【００９８】
【表３】
2011162277.tif 000004
【００９９】
【表４】
2011162277.tif 000005
【０１００】
上記表３，４から明らかなように、本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー（実施例１〜６）を用いて得られる無機繊維断熱吸音材は、バインダーの加熱硬化温度が低くても、引裂荷重、引っ張り破断強度が高く、実用上問題ないものであった。
また、バインダーの加熱硬化を１９０℃で行った場合と２６０℃で行った場合とを比較すると、実施例では引っ張り破断強度損失はほぼ同程度であった。温水に浸漬して未硬化成分を除去した場合にその効果は顕著であったことから、実施例では加熱硬化温度が１９０℃であってもバインダーの硬化が十分に行われていたことがわかる。【０１０１】
一方、比較例では、バインダーの加熱硬化を１９０℃で行った場合の引っ張り破断強度損失が、２６０℃で行った場合に比べて大きく、加熱硬化温度が１９０℃では、バインダーの硬化が不十分であったことがわかる。
【図１】
2011162277.tif 000006
【国際調査報告】
2011162277.tif 000007
2011162277.tif 000008
2011162277.tif 000009
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